10kv高压电缆耐压试验设备及试验方法

对于10kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆，国际上和国内普遍推荐采用变频串联谐振交流耐压试验系统作为主要的预防性试验设备。它已经基本取代了传统的直流耐压试验。

核心设备包括：

变频电源柜：

功能：将工频380V电源转换为频率可调（通常30-300Hz）、电压可调的单相电源。

特点：是整套系统的控制核心，具备升压、计时、保护等功能。

励磁变压器：

功能：将变频电源的输出电压升高，为谐振回路提供能量。

电抗器（一个或多个）：

功能：核心元件，与被试电缆的电容构成串联谐振回路。

选型：根据电缆的长度（电容量）和试验电压来选择电抗器的组合方式（串联或并联），以满足谐振条件。

电容分压器：

功能：用于精确测量试验时施加在电缆上的高压值，同时作为谐振回路的补偿电容。

特点：其测量精度远高于通过变压器低压侧换算的方式。

补偿电容器（可选）：

功能：如果电缆较短，电容量太小导致谐振条件难以满足，可用此电容器进行并联补偿。

高压连接线及附件：

包括连接设备与电缆的专用线缆、均压球等。

为什么用交流耐压取代直流耐压？

电场分布不同：直流电压下，电场强度按绝缘电阻分布；交流电压下，按电容分布，后者更符合电缆的实际运行工况。

直流试验的弊端：直流耐压试验会在XLPE电缆绝缘中产生空间电荷效应，容易对绝缘造成不可逆的损伤，并可能掩盖已有的绝缘缺陷，甚至在试验后投运时发生击穿。

有效发现缺陷：交流耐压能更有效地发现电缆附件制作工艺不良（如终端头、中间接头中存在气隙）、绝缘受潮等集中性缺陷。

试验方法（以变频串联谐振法为例）

试验前准备：

安全措施：办理工作票，确认电缆已停电、验电、挂接地线。在试验区域设置安全围栏，并派专人监护。

电缆绝缘检查：先用兆欧表（2500V或5000V）测量电缆各相的主绝缘电阻及外护套、内衬层的绝缘电阻，确保其符合要求后方可进行耐压试验。

接线：

将被试电缆的一相芯线连接到高压输出端，非被试相芯线、金属屏蔽层（或金属护套）及钢铠一并接地。

正确连接分压器测量信号线至控制箱。

确保所有接地线连接牢固可靠。

试验步骤：

系统连接与检查：确认所有设备接线正确，接地可靠，调压器在零位。

参数设置：在变频电源控制箱上设置试验电压、耐压时间、过压保护值、过流保护值等参数。

自动调谐：启动设备，设备会自动在一定频率范围内扫描，找到谐振点（此时回路电流最大，电压最高，电源输出电流最小）。

升压：调谐完成后，设备自动或手动缓慢升压至目标试验电压。升压过程中应密切监视高压回路和电缆终端头有无异常放电声。

计时：当电压升至规定试验电压值时，开始计时，并维持该电压在规定时间内。

降压与判断：

耐压时间到后，均匀缓慢地将电压降至零，然后切断电源。

试验结果判断：在规定的试验电压和时间内，如果电缆绝缘未发生击穿，且试验过程中无异常放电、焦糊味等现象，则认为该相电缆耐压试验合格。

放电：使用专用的放电棒对被试电缆进行充分放电并接地。

换相：重复以上步骤，依次对另外两相进行试验。